AS-context-aware

Proposition d’Action Spécifique co-financée CNRS-STIC et GET

Systèmes répartis et réseaux adaptatifs au contexte (“Context-aware”)

Emanant des RTP5 (Systèmes répartis) et RTP1 (Réseaux de communication)

Porteurs : Isabelle Demeure (GET-ENST, RTP5) et Andrzej Duda (CNRS, RTP1)

Juin 2003

1. Introduction

Les systèmes « sensibles au contexte » ou « adaptatifs au contexte » (context-aware computing en anglais), sont des systèmes qui peuvent découvrir et utiliser des informations contextuelles telles que la localisation de l’utilisateur, la date et l’heure, la proximité d’autres utilisateurs et d’autres dispositifs informatiques, les possibilités de connexion à un ou plusieurs réseaux, la bande passante réseau disponible, le niveau de bruit ambiant, etc.

La « sensibilité au contexte » est un concept qui a pris un nouvel essor avec le développement de l’informatique nomade. L’intérêt s’est accru avec le développement de l’informatique pervasive ou diffuse (pervasive or ubiquitous computing) dans laquelle un usager peut utiliser les services de dispositifs informatiques présents dans son environnement sans que ceux-ci soient visibles.

La sensibilité au contexte suppose tout d’abord le choix d’un modèle de contexte ainsi que de l’ensemble des dispositifs capteurs nécessaires pour acquérir les informations de contexte. Il faut ensuite disposer d’un environnement d’exécution qui permette d’utiliser les informations contextuelles pour adapter le traitement au contexte. L’élaboration et la mise en œuvre d’une tel environnement s’appuient sur de multiples savoir-faire en particulier dans le domaine de la gestion dynamique de la qualité de service et des ressources réseaux et systèmes, des solutions intergicielles (middleware) configurables, adaptables et interopérables.

L’objet de l’action spécifique (AS) « systèmes répartis adaptatifs au contexte » est d’identifier les dimensions du problème introduit par la sensibilité au contexte, de caractériser les actions de recherche majeures qui en découlent et d’initier une coopération scientifique entre plusieurs équipes de recherche sur un petit nombre de ces actions. Il nous semble particulièrement intéressant de privilégier un double éclairage réseaux et systèmes répartis d’où la proposition de faire appel aux compétences croisées des RTP réseaux et systèmes répartis.

La suite de ce document est organisée comme suit. La partie 2 fixe les objectifs de l’AS « systèmes répartis adaptatifs au contexte ». La partie 3 propose une liste d’équipes susceptibles de participer à cette AS. La partie 4 propose un programme de travail de l’AS et la partie 5 propose un budget pour la mise en œuvre de ce programme.

2. Contours de l'AS

On peut distinguer 4 catégories d’informations de contexte :

celles relatives au contexte de traitement, telles que les caractéristiques des équipements utilisés (processeur, mémoire, interfaces réseaux, équipements périphériques), l’environnement logiciel (système d’exploitation, machine virtuelle, IHM), la connectivité réseaux, les coût de communication, la bande passante réseaux, le niveau de batterie du terminal, la présence dans l’environnement d’équipements tels que des imprimantes et des écrans.
celles relatives à l’utilisateur, telles que son profil, sa localisation, son activité courante (loisir, travail), la proximité d’autres utilisateurs.
le contexte « physique » comme les conditions climatiques (pluie, orage), le niveau de bruit ambiant, les conditions de circulation, la température.
les informations temporelles telles que la date, l’heure, des informations d’historique d’activité.

L’acquisition des informations de contexte peut nécessiter l’utilisation soit de capteurs simples (ex : thermomètre digital), soit de sondes gérées par les gestionnaires de ressources (ex : niveau de batterie d’un équipement terminal), voire d’outils de supervision et de métrologie sophistiqués (évaluation de la charge et des conditions de trafic réseaux et de leur évolution dans le temps).

L’adaptation au contexte peut être faite à l’ouverture d’une session et pour toute la durée de celle-ci et/ou dynamiquement en cours de session. L’adaptation peut demander la coopération de l’utilisateur (choix, préférences), de l’application et des gestionnaires de ressources réseaux et systèmes (systèmes d’exploitation, plate-forme logicielle et réseaux).

Cette problématique d'adaptation est considérée aujourd'hui, de manière indépendante, par plusieurs communautés :

la communauté « système » considère que, l'utilisateur n'ayant pas prise sur le comportement du réseau, le logiciel (de niveau système d'exploitation ou intergicel) doit adapter son comportement au contexte actuel du réseau ou du terminal, par exemple en répartissant dynamiquement les tâches applicatives entre le terminal et un serveur fixe, ou en déportant des filtres à la source (sur les serveurs) au moyen du code mobile ;
la communauté « équipementier de réseaux » considère que, le fournisseur de services n'ayant pas prise sur la demande globale des utilisateurs (par exemple, nombre de sessions simultanées de vidéo à la demande), le coeur du réseau doit s'adapter dynamiquement à la demande, par allocation des ressources nécessaires - cette tendance au "self-provisioning" est suivie notamment par CISCO, Nortel, Telcordia , Alcatel et l'IETF (groupe de travail Zeroconf) ;
entre ces deux approches, la communauté de recherche « réseaux actifs » préconise l'utilisation de la technique active sur les routeurs de bordure et sur les terminaux mobiles.

Il est clair que ces différentes visions ne sont pas contradictoires mais complémentaires. Ainsi, malgré tous les efforts du coeur de réseau pour satisfaire globalement la demande des utilisateurs, il existera toujours des cas où, en période de saturation, une forme de dégradation devra être mise en oeuvre, probablement avec la participation du logiciel côté terminal, voire de l'utilisateur lui-même (choix entre différents modes de dégradation par exemple). Par ailleurs, certains changements de contexte échappent au contrôle du réseau (par exemple, lorsque la batterie du terminal mobile est presque épuisée, le côté terminal lui-même peut demander une dégradation de la qualité afin de pouvoir poursuivre la session applicative de façon plus économique en énergie). Enfin, la problématique du « handover vertical » (choix dynamique de l'interface réseau appropriée, par exemple WiFi ou GPRS) concerne à la fois les domaines du logiciel sur le terminal et de la fourniture de services).

Le but général de l'AS est de faire se rencontrer ces différentes communautés afin de confronter les visions, d'échanger les savoir-faire et de déterminer les points de coopération entre le « terminal » et le « réseau » au sens large. Cette AS pourra ainsi prolonger les travaux réalisés dans d'autres AS, notamment l'AS 17 (Réseaux Mobiles / Mobilité), l'AS 18 (Nomadicité / Mobilité), l'AS 19 (Accès aux données / Mobilité), l'AS 47 (Réseau actif : Fondement et applications), et dans des projets européens (ITEA AMBIENCE, ReX FP5 ANWIRE).

3. Objectifs de l'AS

L’objectif de l’AS « systèmes répartis et réseaux adaptatifs au contexte » est double :

Synthèse : réaliser un important travail de synthèse afin d’identifier les contours et les thématiques de recherche importantes à explorer dans le domaine de « systèmes répartis adaptatifs au contexte ». Plus concrètement, l’objectif est de rédiger un document collectif de référence sur le domaine considéré. Au-delà de son utilisation au sein du département STIC, ce document aura vocation à être publié dans un journal international et pourra servir de base pour la mise en place de tutoriaux (formations 3ème cycle, conférences …) ;

Recherche : cibler quelques actions de recherche pour lesquelles un sous-ensemble des membres de l’AS souhaite initier une coopération de recherche. Elles ont vocation à être poursuivies au-delà de la durée de vie de l’AS (1 an ).

4. Equipes participantes

Les équipes déjà contactées de cette AS sont :

Equipe « systèmes répartis » du GET-INT (UMR 5157), représentée par Guy Bernard (également membre du RTP5)
Equipe « architectures et systèmes pour le temps réel et la répartition » du GET-ENST (URA 820), représentée par Isabelle Demeure (également membre du RTP5)
Equipe réseaux du GET-INT (UMR 5157), représentée par Gérard Hébuterne (co-animateur du RTP1)
Equipe « Réseaux et protocoles » du Laboratoire LSIIT, Université Louis Pasteur de Strasbourg (UMR 7005), representée par Thomas Noël (également membre du RTP1)
Laboratoire LSR (Logiciels Systèmes Réseaux) - IMAG représenté par Andrzej Duda (également membre du RTP1)
Laboratoire L2TI, Université Paris 13, représenté par Ken Chen (également membre du RTP1)

5. Programme de travail

Nous proposons :

5 réunions plénières pour garantir un bon suivi des travaux (T0, T0+3, T0+6, T0+9, T0+12).
Chaque action de recherche fera l’objet de réunions séparées dont la fréquence sera guidée par les besoins de recherche. Chaque action sera animée par une personne désignée au démarrage de l’AS.
Un canevas du document de synthèse sera réalisé à T0+3 et finalisé à T0+12.
Un colloque sera organisé à T0+12 pour présenter les résultats de l’AS, aussi bien à des représentants du département STIC qu’aux chercheurs des communautés concernées.